) Lượng mòn trung bình cổ biên_RON92 Lượng mòn trung bình cổ biên_E
Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1. Kết luận
Đề tài đã hoàn thành được mục tiêu nghiên cứu và bám sát một cách đầy đủ các nội dung và phương pháp được đặt ra trong đề cương nghiên cứu. Các kết quả đạt được có thể tóm lược như sau:
Ba quy trình công nghệ phối trộn xăng sinh học đã được đề xuất và thử nghiệm với quy mô phòng thí nghiệm, từ đó 2 quy trình phối trộn xăng sinh học gồm phối trộn theo phương pháp khuấy và phối trộn theo phương pháp bơm tuần hoàn được lựa chọn và đề xuất cho quá trình phối trộn xăng sinh học theo các quy mô phối trộn trên thực tế. Đơn pha chế cũng như tổ hợp phụ gia cho hỗn hợp xăng sinh học E10, E15 và E20
cũng được đề xuất và sử dụng cho quá trình phối trộn. Quy trình phối trộn đã sử dụng
hoàn toàn phù hợp và có tính ổn định cao.
Tính chất nhiên liệu của các mẫu xăng sinh học đã được phân tích bằng các phương
pháp tiêu chuẩn để làm cơ sở khoa học xây dựng các tiêu chuẩn cơ sở về xăng sinh học. Các đặc tính kỹ thuật của xăng sinh học E10 được sử dụng trong đề tài phù hợp với dự thảo TCVN về E10. Ngoài ra, các tiêu chuẩn cơ sở cho xăng sinh học E15 và E20 đã được xây dựng và đề xuất trong khuôn khổ của đề tài này.
Đề tài đã phối trộn được nhiên liệu xăng sinh học với hàm lượng 10%, 15%, 20% thể tích etanol nhiên liệu biến tính trong xăng RON92 theo quy trình phối trộn, đơn pha chế và tổ hợp phụ gia lựa chọn, với số lượng 17000 lít E10, 500 lít E15 và 500 lít E20
phục vụ cho quá trình phân tích và thử nghiệm. Các tính chất nhiên liệu của các mẻ xăng sinh học được pha chế có giá trị tương đương nhau và nằm trong giới hạn của xăng thương phẩm RON92 cũng như đáp ứng được dự thảo TCVN về E10 và dự thảo tiêu chuẩn cơ sởcủa E15 và E20.
Mức độ tăng lượng nhiên liệu cung cấp tương ứng với việc sử dụng xăng sinh học
E10, E15, E20 và E85 nhằm đảm bảo giữ nguyên công suất của động cơ được ước lượng một cách cụ thể. Theo kết quả nghiên cứu lý thuyết, khi động cơ (đặc biệt động cơ đời cũ sử dụng hệ thống nhiên liệu chế hòa khí) dùng xăng sinh học đến E20 thì
không cần thiết phải tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, nhưng cần lưu ý đến việc điều chỉnh thời điểm đánh lửa muộn hơn do động cơ sử dụng xăng sinh học có thời gian cháy trễ được rút ngắn so với xăng truyền thống. Nếu không điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm sẽ dẫn tới đỉnh tốc độ tỏa nhiệt và đỉnh áp suất cháy trong xilanh
được kéo gần hơn tới điểm chết trên trong kỳ giãn nở. Hiệu suất nhiệt của động cơ sẽ không đạt được giá trị tối ưu nếu giữ nguyên góc đánh lửa so với khi sử dụng xăng truyền thống. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng đối với nhiên liệu E10 thì chưa cần thiết phải lưu ý tới việc tăng lượng nhiên liệu và điều chỉnh thời điểm đánh lửa của động cơ. Các kết quả thử nghiệm xe máy trên băng thử cho thấy, công suất động cơ khi sử dụng E10 có xu hướng tăng nhẹ, trung bình khoảng 4,4% ở tay số III và 1,7% ở tay số IV,
suất tiêu hao nhiên liệu được cải thiện với mức giảm lớn nhất là 6,25% tại tay số III. Trong khi đó với E15 và E20 công suất và tiêu hao nhiên liệu ít thay đổi so với xăng thông thường. Phát thải CO và HC giảm mạnh trong khi phát thải NOx tăng do quá trình cháy được cải thiện rõ rệt khi sử dụng xăng sinh học. Phát thải CO2 tăng lên nhờ quá trình cháy hoàn hảo hơn đã chuyển đổi phần lớn phát thải độc hại CO thành CO2.
Như vậy, động cơ xe máy sử dụng xăng sinh học đến E20 không cần thiết phải điều chỉnh tăng lượng nhiên liệu cung cấp, tuy nhiên thời điểm đánh lửa có thể phải điều chỉnh theo hướng giảm góc đánh lửa sớm do thời gian cháy trễ của xăng E20 giảm đi rõ rệt so với khi sử dụng xăng RON92.
Đối với động cơ ô tô, xu hướng thay đổi công suất động cơ ô tô khi sử dụng nhiên liệu xăng sinh học với tỷ lệ khác nhau cũng tương tự như với động cơ xe máy. Thử nghiệm xe ô tô phun xăng điện tử cho thấy công suất động cơ với E10, E15 và E20 rất ít thay đổi so với xăng thông thường: công suất tăng nhỏ với E10, trung bình tăng 1,86% tại
tay số IV và 1,34% tại tay số V, trong khi giảm không đáng kể với E15, 1,78% tại tay
số IV và 0,67 tại tay số V, với E20 giảm khoảng 3% tại cả hai tay số. Đặc biệt đối với
xe chế hòa khí, công suất động cơ khi sử dụng E10, E15 và E20 đều có xu hướng tăng, tương ứng 7,91%, 6,81% và 6,97%, điều đó có nghĩa tính năng công suất động cơ dùng chế đã được cải thiệnrõ nét khi sử dụng xăng sinh học.
Về vấn đề tương thích vật liệu, các chi tiết bằng kim loại thép như kim ba cạnh trong
bộ chế hòa khí, tác động của E10 và xăng thông thường RON92 là tương đương. Tuy
nhiên với các chi tiết bằng kim loại màu như đồng, vật liệu của các chi tiết như giclơ
nhiên liệu, vít điều chỉnh không khí, vít điều chỉnh xăng ở chế độ không tải, vít xả xăng…thì E10 có tác động ôxy hóa bề mặt, làm sỉn màu, gây rỗ bề mặt mạnh hơn so
với xăng RON92. Các lớp ôxít kim loại theo thời gian và tùy vào điều kiện hoạt động
cụ thể của động cơ có thể bong tróc tạo hạt và đi vào khe hở giữa các bề mặt chuyển động làm tăng mức độ mòn của chi tiết. Đồng thời khi lớp ôxít bong tróc cũng làm
thay đổi kích thước như đường kính lỗ giclơ, mòn vít điều chỉnh xăng, vít điều chỉnh
không khí dẫn đến sai lệch trong việc định lượng nhiên liệu và không khí tạo hỗn hợp
trong bộ chế hòa khí.
Các giắc nối bơm điện bằng đồng bị ôxy hóa có thể dẫn đến hiện tượng tiếp xúc điện
kém. Ngoài ra, lớp kim loại tráng phủ trên mặt bộ báo mức xăng bị ôxy hóa nhiều hơn, tuy nhiên, các vạch nền bằng thiếc không bị ảnh hướng do đó không dẫn đến sai lệch trong việc chỉ báo mức xăng.
Các chi tiết phi kim (nhựa, cao su, giấy…) khi ngâm trong nhiên liệu xăng RON92 thông thường và E10 đều có hiện tượng phôi màu, trong đó mức độ phôi màu của các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chi tiết tiếp xúc với E10 mạnh hơn. Đồng thời trên các mẫu giấy lọc cũng thu được nhiều cặn bẩn, màng bám, chứng tỏ vật liệu từ các chi tiết bong ra. Trên thực tế sử dụng, các cặn bẩn hình thành trong quá trình vận hành trước đó của xe nằm trong hệ thống cung cấp nhiên liệu hoặc trong thùng chứa nhiên liệu có thể và hòa lẫn vào nhiên liệu xăng sinh học và đi đến bộ phận lọc gây tắc lọc. Để tránh hiện tượng này,
sau khi phương tiện chuyển sang sử dụng xăng sinh học khoảng 400km vận hành
(tương đương với 2 lần điền đầy bình xăng, đối với xe máy) và khoảng 1000km vận
hành (tương đương với 2 lần điền đầy bình xăng, đối với ô tô) các lọc nhiên liệu cần được bảo dưỡng làm sạch hoặc thay mới.
Các chi tiết bằng nhựa trắng như vỏ bộ lọc, lưới lọc bằng nhựa….tiếp xúc thời gian dài với E10 bị chuyển sang màu vàng rõ hơn so với RON92 cho thấy khả năng bị lão hóa của các chi tiết nhanh hơn. Chi tiết phao xăng trong thùng nhiên liệu, phao xăng trong
buồng phao của bộ chế hòa khí, vật liệu nhựa màu, bị giảm khối lượng có thể dẫn đến sự sai lệch mức xăng trong buồng phao ảnh hưởng đến tỷ lệ hòa trộn nhiên liệu/không
khí trong bộ chế hòa khi, báo không đúng mức nhiên liệu trong bình chứa. Tuy nhiên
mức ảnh hưởng của E10 đến các chi tiết này không lớn so với RON92 vì thế vẫn có thể coi là tương thích với E10.
Các chi tiết cao su như màng bơm tăng tốc của bộ chế hòa khí bị biến dạngnhiều hơn đối với nhiên liệu E10, vòng gioăng làm kín trở nên cứng hơn, khối lượng các chi tiết này tăng lên sau thời gian tiếp xúc với nhiên liệu do bị trương nở, lão hóa. Các chi tiết này cần lưu ý thay thế trước khi chuyển sang sử dụng xăng sinh học E10.
Khi sử dụng E10, E15 và E20 khả năng khởi động lạnh và khởi động nóng đối với các
loại nhiên liệu này tương tự như với xăng thông thường RON92, tuy nhiên với tỷ lệ cao hơn nữa khả năng khởi động có thể bị ảnh hưởng do nhiệt hóa hơi của nhiên liệu cao hơn làm lạnh đường ống nạp và cần có biện pháp sấy nóng đường ống nạp. Khả năng tăng tốc của xe cũng không bị ảnh hưởng, thậm chí còn được cải thiện chút ít so với xăng RON92.
Các nghiên cứu thực nghiệm đánh giá độ bền và tuổi thọ của động cơ xe máy và ô tô cho thấy mức độ ảnh hưởng của xăng sinh học E10 và xăng truyền thống là khá tương đồng nhau và đều nằm trong giới hạn cho phép về mòn cũng như biến đổi các tính chất của dầu bôi trơn. Tuy nhiên, xăng sinh học E10 có ảnh hưởng rõ nét hơn đối với sự biến đổi của áp suất nén, công suất, lượng nhiên liệu tiêu thụ, phát thải, mức độ mài mòn cũng như chất lượng của dầu bôi trơn.
Tóm lại, khi sử dụng E10 cho động cơ xe máy đang lưu hành, động cơ phát huy công suấtvượt trội hơn so với xăng thông thường, suất tiêu hao nhiên liệu được cải thiện, có
thể sử dụng lẫn với nhiên liệu xăng thông thường mà không cần phải điều chỉnh hệ
thống nhiên liệu.
Khi sử dụng E10 cho động cơ xe ô tô đang lưu hành gồm cả loại thiết kế phun xăng điện tử và chế hòa khí, công suất động cơ không bị ảnh hưởng, thậm chí còn được cải thiện (đối với xe dùng chế hòa khí), có thể sử dụng lẫn với nhiên liệu xăng thông thường mà không cần phải điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp. Với tỷ lệ etanol trong hỗn hợp xăng sinh học lớn hơn 10% cần quan tâm đến việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp, thời điểm đánh lửa…
E10 không ảnh hưởng nhiều tới chi tiết bằng vật liệu thép nhưng có ảnh hưởng hơn so
với xăng thông thường RON92 đối với các chi tiết bằng kim loại màu như đồng cũng như các chi tiết phi kim. Đối với xe thế hệ cũ, các chi tiết bằng đồng có nhiều trong bộ chế hòa khí còn với xe thế hệ mới số lượng các chi tiết bằng đồng không nhiều (đã được chuyển sang vật liệu hợp kim đồng) mà chủ yếu là ở các giắc nối. Các chi tiết làm bằng cao su tự nhiên như bơm tăng tốc bộ chế hòa khí và vòng gioăng làm kín cần lưu ý thay thế bằng vật liệu cao su nhân tạo có độ bền cao hơn khi tiếp xúc với cồn
etanol. Cần đặc biệt lưu ý đến việc bảo dưỡng các lọc nhiên liệu cho động cơ sau khi chuyển sang sử dụng xăng sinh học E10. Ngoài ra, chu kỳ thay dầu cần được rút ngắn khoảng 5% đến 10% so với khi sử dụng xăng RON92, trong trường hợp động cơ luôn được vận hành ở chế độ làm việc khắc nghiệt trong suốt chu kỳ thay dầu, nhằm đảm bảo sự hoạt động ổn định và đáp ứng tuổi thọ cho động cơ.
6.2. Hướng phát triển
Trong thời gian tới, nghiên cứu cần được tiếp tục với các nội dung liên quan đến cải tiến hệ thống bồn bể phục vụ cho quá trình tồn chứa, bảo quản và phân phối xăng sinh học E10. Ngoài ra, cần phát triển theo các hướng sau:
Nghiên cứu làm chủ công nghệ sản xuất và triển khai ở quy mô sản xuất etanol công nghiệp làm từ nguyên liệu sinh khối,
Đánh giá tác động môi trường và tác động của việc cải thiện kinh tế nông thôn của lộ trình sử dụng xăng sinh học vào thực tiễn,
Nghiên cứu giải pháp cắt giảm phát thải NOx cho động cơ ô tô khi chuyển sang sử dụng xăng sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam,
Xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn quốc gia về xăng sinh học E10,
Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ etanol trong hỗn hợp xăng sinh học trên 10% và phương tiện sử dụng nhiên liệu linh hoạt tại Việt Nam.
Bên cạnh các nghiên cứu sản xuất và sử dụng etanol thì các nghiên cứu về nguồn nguyên liệu, sản xuất và sử dụng diesel sinh học cũng cần được chú trọng nhằm hiện